آموزش عکاسی دیجیتال - کیفیت تصویر ۱- پیکسل و رزولوشن

کیفیت تصویر ۱- پیکسل و رزولوشن

پیکسل (Pixel)

پیکسل، کوچک ترین بخش یک تصویر دیجیتال است. پیکسل می تواند اندازه های مختلف و اشکال متفاوتی به خود بگیرد، از خط و نقطه گرفته تا مربع و چند ضلعی. اگر چه در اکثر عکس های دیجیتال، پیکسل ها به شکل مربع (دوربین های کنن و نیکون) و یا چند ضلعی (برخی از دوربین های فوجی فیلم) هستند. واضح است هر چه تعداد پیکسل ها در یک عکس بیشتر باشد، عکس از جزئیات بیشتری برخوردار است.

از مهمترین ویژگی های پیکسل این است که هر پیکسل می توان تنها حاوی یک رنگ باشد. البته رنگ هر پیکسل می تواند خود ترکیبی از چند رنگ باشد اما پیکسلی وجود ندارد که مثلا نیمی از آن به یک رنگ و نیم دیگر به رنگ دیگر باشد.

از آنجا که امروزه در تصاویر دیجیتال با تعداد بسیار زیادی از پیکسل ها روبرو هستیم از واحد رایج مگاپیکسل (Mega Pixel) برای شمارش کل پیکسل ها استفاده می شود. هر مگا پیکسل برابر با یک میلیون پیکسل است.

رزولوشن تفکیک (Resolution) رزولوشن مشخص کننده اندازه پیکسل هاست. از آنجا که اندازه پیکسل های تصویری امروزه بسیار کوچک (در حد کسرهایی از میلی متر هستند)، برای سهولت درک و مقایسه، از مفهوم رزولوشن استفاده می شود که برابر است با تعداد پیکسل بر واحد طول مثل اینچ و سانتی متر. بنابراین اگر رزولوشن عددی بالاتر داشته باشد، تعداد پیکسل ها در واحد طول بیشتر بوده، یعنی پیکسل ها کوچک ترند.

در عکس هایی با اندازه و شرایط یکسان، هر چه رزولوشن بالاتر باشد، تصویر با جزئیات و وضوح بیشتری ثبت می شود و در واقع با توجه به کوچک تر بودن اندازه پیکسل ها، می توان عکس را بزرگ تر کرد بدون اینکه پیکسل ها به طور مجزا قابل رویت شوند.

عکس زیر تصویری از یک سوژه را با شرایط یکسان و رزولوشن های متفاوت نشان می دهد. البته باید توجه داشت که هر چه اندازه پیکسل ها کوچک تر شود، حساسیت آنها به نور کمتر شده و امکان بروز نویز بیشتر است. (منبع تصویر زیر)

در عکاسی دیجیتال، رزولوشن با واحدهای رایجی چون DPI یا Dot Per Inch (نقطه بر اینچ) و یا PPI یا Pixel Per Inch (پیکسل بر اینچ) نشان داده می شود. اما در استفاده از این واحدها نباید اشتباه کرد.

از آنجا که در عکس دیجیتال با پیکسل سر و کار داریم نه نقطه، بنابراین واحد مناسب PPI است. مثلا در دوربین Canon EOS-1Ds Mark III، تعداد پیکسل های مفید سنسور آن ۲۱ مگاپیکسل بوده و اندازه سنسور ۳۶mm در ۲۴mm است. با چند عملیات ساده ریاضی می توان تشخیص داد که رزولوشن سنسور در این دوربین در حدود ۱۹۴۵PPI است.

از سوی دیگر، عموما چاپگرها، رنگ را به صورت نقطه ای بر روی کاغذ یا هر شی دیگر قرار می دهند، در نتیجه در مورد پرینترها و چاپ به طور عمومی، معمولا از واحد DPI (نقطه بر اینچ) استفاده می شود. بنابراین ممکن است ما عکسی با رزولوشنی برابر۲۴۰۰PPI داشته باشیم و با کیفیت ۳۰۰۰DPI چاپ شود. لذا این ها دو مقوله جدا هستند که یکی رزولوشن عکس و یکی رزولوشن چاپ را نشان می دهند.

با توجه به مطالبی که تاکنون گفته شد می توان نتیجه گرفت هر چه تعداد کلی پیکسل ها در یک عکس بیشتر باشد و ابعاد پیکسل ها کوچک تر (عکس بزرگ تر و رزولوشن بالاتر)، عکس می تواند از جزئیات تصویری (دقت) بیشتر برخوردار باشد. بنابراین، مثلا در شرایط یکسان  یک عکس ۲۲ مگاپیکسلی با رزولوشن ۲۰۰۰PPI از نظر ثبت جزئیات دقتی به مراتب بیشتر از یک عکس ۱۰ مگاپیکسلی با رزولوشن ۱۰۰۰PPI دارد. اما باید توجه داشت که همیشه تعداد پیکسل یا رزولوشن بالاتر به تنهایی نشانه دقت بالاتر نیست.

مثلا بین دو عکس ۱۵ مگاپیکسلی، عکسی که رزولوشن بالاتری دارد از نظر ثبت جزئیات دقیق تر است. اگر چه در این مثال، عکسی که رزولوشن پایین تری داشته، اندازه بزرگتری دارد.

به طور خلاصه، معمولا هر چه عکس بزرگ تر و رزولوشن بالاتر باشد، دقت عکس در ثبت جزئیات بیشتر خواهد بود. به همین دلیل است که با رزولوشن یکسان، عکس قطع متوسط نسبت به عکس قطع کوچک دارای دقت بیشتری در جزئیات تصویری است.

البته باز باید توجه داشت گاهی افزایش رزولوشن می تواند اثرات منفی چون افزایش نویز روی تصویر داشته باشد. در زمان مقایسه تجهیزات عکاسی دیجیتال با هم، به دلیل مسائلی از این دست است که بررسی دقیق جنبه های گوناگون ضرورت پیدا می کند.

علیرغم اهمیت درک صحیح رزولوشن و مقادیر متناسب آن در کاربردهای مختلف، بعضا برداشت ها و قوائد اشتباهی در میان دست اندرکاران رواج یافته که باعث بروز اشکلات فنی شده و بسیاری از جامعه حرفه ای، از عکاسان و ادیتورها گرفته تا متصدیان چاپ و طراحان وب سایت های اینترنتی و نرم افزارها را دچار سردرگمی و اشتباه می کند. از این رو، در ادامه به رزولوشن مناسب در دو مقوله مرسوم چاپ و نمایش از طریق نمایشگرها و مانیتور اشاره می شود.

رزولوشن استاندارد برای چاپ امروزه دستگاه های چاپگر ممکن است قابلیت چاپ با رزولوشن های بسیار بالا مانند ۳۲۰۰DPI و بالاتر را داشته باشند، اما رزولوشن مناسب در دستگاه های چاپگر ممکن است متفاوت از یکدیگر و متفاوت با حداکثر قابلیت چاپگر باشد.

معمولا در دستورالعمل ها و راهنماهای یک چاپگر، به رزولوشن های مناسب در آن دستگاه خاص اشاره شده که تصویر حاصل از نظر رزولوشن، برای چشم انسان مناسب است. مثلا چشم انسان در آن رزولوشن خاص، تصویر را به صورت یکدست می بیند نه به صورت تصویری پر از نقطه های رنگی و سیاه و سفید.

براساس تحقیقات آزمایشگاهی، یکی از رزولوشن های مناسب برای چاپ، حدود ۳۰۰DPI است که در اکثر غریب به اتفاق چاپگرها، فارغ از حداکثر قابلیت پرینتر، می تواند تصویری مناسب برای چشم انسان تولید کند و در واقع چشم نمی تواند نقاط تشکیل دهنده تصویر را به طور مجزا تشخیص دهد.

تعیین رزولوشن ۳۰۰DPI ریشه در صنعت چاپ دارد. در چاپ افست امروزی CMYK، حداقل از حدود ۱۳۳ خط در اینچ استفاده می شود و چشم نتیجه حاصل را به صورت یکدست می بیند. این ۱۳۳ خط برابر همان ۱۳۳DPI است اما از آنجا که در زمان پرینت به دلایل تکنیکی، حدود نصف اطلاعات تصویری از بین می رود یا اصطلاحا ریزش می کند، برای اینکه نتیجه ای حدود ۱۳۳DPI داشته باشیم، نیاز به فایل تصویری با رزولوشن دو برابر، یعنی حدود ۲۶۶DPI داریم. درصدی را هم برای داشتن انعطاف در اندازه و مسائل دیگر در نظر می گیرند و در نتیجه عدد ۳۰۰DPI عددی مناسب فرض می شود.

البته همان گونه که اشاره شد رزولوشن مناسب به عوامل متعدد فنی وابسته است و از این روست که گاهی متصدیان با توجه به دستگاه ها و نوع چاپ، ممکن است مقادیر متفاوتی را از عکاس درخواست کنند. مثلا رزولوشن  ۲۴۰DPI در برخی از چاپ های رنگی و یا ۶۰۰DPI در برخی از تصاویر سیاه و سفید خصوصا آنهایی که شامل طراحی با خطوط هستند تا چشم قادر به تشخیص پیکسل ها و نقطه ها نباشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند و این از دلایلی است که رزولوشن پایه در بسیاری از پرینترهای لیزری سیاه و سفید،۶۰۰DPI است.

از نکات دیگری که در این زمینه باید در نظر گرفته شود این است که رزولوشن بالاتر تا حد خاصی، کیفیت چاپ بهتری ایجاد می کند اما بعد از آن حد خاص، به دلایل تکنیکی مثلا قابلیت پرینتر، کیفیت تصویر در اثر بالا بردن رزولوشن تغییر نمی کند و در واقع فقط حجم فایل ما زیادتر خواهد شد.

رزولوشن استاندارد برای مانیتورها و نمایشگرها، وب سایت ها (Computer Monitors و Video Projectors و Screens) دانستن رزولوشن مناسب برای نمایش در نمایشگرهایی چون مانیتورها، صفحه های نمایش و غیره از چند جنبه برای عکاسان و ادیتورها حائز اهمیت است. در ادامه به بررسی این جنبه ها می پردازیم.

رزولوشن می تواند امری تعیین کننده در اندازه عکس و دقت جزئیات عکس باشد، بنابراین باید به گونه ای انتخاب شود که در زمان نمایش، عکس از اندازه و جزئیات مناسب برخوردار باشد. اندازه و کیفیت نامناسب، قطعا در ارائه و تاثیر عکس نقشی منفی خواهد داشت. البته این اندازه و کیفیت مناسب، با توجه به هدف استفاده از عکس ممکن است متفاوت باشد. مثلا عکاسان حرفه ای در زمان ارائه عکس هایشان به وب سایت ها، ترجیح می دهند عکس از اندازه و کیفیتی برخوردار باشد که سوء استفاده های غیر قانونی مانند کپی و چاپ آنها ممکن نباشد اما در عین حال جزئیات مورد نظر عکاس را نمایش دهد.

از طرف دیگر هر چه رزولوشن بالاتر برود، حجم فایل بیشتر خواهد شد، فضای بیشتری از حافظه را اشغال خواهد کرد و طبیعتا در فایل های بزرگ، عملیات از ویرایش گرفته تا دانلود، کندتر انجام خواهد شد. لذا در موارد غیر ضروری بهتر است از رزولوشن های خیلی بالا استفاده نشود.

در دهه ۱۹۸۰ میلادی، سیستم عامل ویندوز (Windows)، رزولوشن استاندارد خود را ۹۶PPI و سیستم عامل اپل/مکینتاس (Apple/Macintosh) رزولوشن استاندارد خود را برابر با ۷۲PPI قرار دادند. علت این که رزولوشن ۷۲PPI توسط Apple انتخاب شد پیروی از سیستم رسمی چاپ حروف در آن زمان بود که استانداردی برابر با ۷۲ نقطه بر اینچ داشت. طبق استاندارد انتخابی Apple، یک اینچ دقیقا حاوی ۷۲ پیکسل بود و اندازه نمایش آن در مانیتور نیز یک اینچ بود که دقیقا منطبق بر اندازه چاپ یک اینچ در سیستم رسمی چاپ حروف بود که حاوی ۷۲ نقطه بود.

اگر چه حسن سیستم ۷۲PPI انطباق اندازه آن با استاندارد رسمی چاپ حروف بود، مشکلی هم در برداشت؛ از آنجا که اندازه استاندارد مورد استفاده در دستگاه های تایپ برابر با ۱۰ نقطه بود، Apple نیز برای نمایش حروف از این اندازه استاندارد استفاده کرد. اما هم خواندن حروف با این اندازه دشوار بود (خصوصا حروف کوچک لاتین) و هم با توجه به فاصله شخص با مانیتور، این اندازه کوچک بود و خواندن آن تا حدی دشوار می نمود.

از این رو  برای حل این دو مشکل، شرکت مایکروسافت استاندارد خود را به اندازه ۱/۳ بزرگ تر قرار داد و در نتیجه رزولوشن استاندارد برابر ۹۶PPI قرار گرفت. مشکل این روش این بود که اندازه استاندارد حروف در مانیتور، بزرگ تر از اندازه واقعی در چاپ استاندارد به نظر می رسید که بعدها با معرفی گرافیک وکتور (Vector Graphic) و نرم افزارهایی که بعدا نوشته شدند، این مشکل نیز کمرنگ شد.

زمانی این دو (۷۲PPI و ۹۶PPI) رزولوشن های مبنا بودند، اما سوالی که ممکن است هم اکنون پیش بیاید آن است که آیا امروزه با وجود امکان تنظیمات متفاوت برای رزولوشن نمایش، اندازه های بسیار متنوع نمایشگرها و استانداردهای متغیر، باز هم باید از این رزولوشن ها به عنوان مبنای عمل استفاده کرد؟

در پاسخ به این سوال باید گفت خیر؛ در اکثر مواقع استفاده از این ها به عنوان مبنای کار مفید نخواهند بود و تصوراتی از این دست که مثلا اگر تصویری برای نمایش در مانیتور و یا وب سایت آماده می شود باید رزولوشنی برابر ۷۲PPI و یک اندازه تعیین شده خاص داشته باشد تا همیشه تصویر در صفحه نمایش به طور کامل دیده شود و نیاز به بالا و یا پایین کشیدن و بزرگ و کوچک کردن صفحه نباشد، و یا برای اینکه اندازه دیده شده در مانیتور با اندازه چاپ یکی باشد در اغلب موارد اشتباه هستند.

برای مثال فرض کنید ما توسط سیستم عامل Windows، رزولوشن نمایش را ۱۰۲۴ در ۷۶۰ پیکسل تنظیم کرده ایم (یعنی مانیتور توانایی نمایش حداکثر ۱۰۲۴ پیکسل در یک بعد و ۷۶۰ پیکسل در بعدی دیگر را دارد) و عکسی با رزولوشن ۷۲PPI  و اندازه ای خاص به صورت کامل در صفحه نمایش دیده می شود و صفحه را پوشانده است.

حال فرض کنید همین عکس در همان صفحه نمایش وقتی دیده شود که رزولوشن نمایش، برابر با ۸۰۰ در ۶۰۰ پیکسل تنظیم شده است. قطعا تصویر بزرگ تر از صفحه خواهد بود زیرا مانیتور توانایی نمایش آن تعداد پیکسل را در یک زمان نخواهد داشت. در چنین حالتی برای اینکه تصویر را به طور کامل ببینیم باید صفحه را به بالا و پایین یا چپ و راست جابجا و در اصطلاح (Scroll) کنیم. حال اگر تمام پارامترهای عکس و رزولوشن نمایش ثابت باشد اما اندازه مانیتور کوچک تر شود، باز به همان دلیل فوق نمی توانیم کل عکس را با اندازه واقعی در مانیتور ببینیم.

برای سهولت و دقت بیشتر، امروزه برای کاربردهایی که تصویر توسط نمایشگرها دیده می شوند مانند وب سایت ها، مبنای اندازه و ابعاد تصویر براساس تعداد پیکسل هستند و اندازه ها توسط طراحان به گونه ای متناسب انتخاب می شوند.

به عنوان مثال اندازه متوسط مانیتورها و رزولوشن رایج مورد توجه قرار می گیرند. برای مثال در برخی از سایت های نمایش عکس، از عکاس خواسته می شود که ابعاد عکس شان حداکثر ۸۰۰ پیکسل باشد. همان طور که می بینید در این حالت اصلا رزولوشن عکس شما مبنای عمل قرار نمی گیرد و در بسیاری از نمایشگرها عکس شما به صورت کامل دیده می شود، حال عکس با هر رزولوشنی که باشد. البته این به این معنی نیست که هیچ توجهی به عواملی مانند رزولوشن نداشته باشیم. مثلا زمانی که قرار است تصویر با ویدئو پروژکتور پخش شود؛ گاهی ویدئو پروژکتورها رزولوشن نمایشی کمتری نسبت به مانیتورها دارند، در نتیجه در زمان تنظیم اندازه عکس با توجه به این مسئله، می توان از رزولوشن پایین تری استفاده کرد و حجم فایل تصویر پایین تر خواهد بود.

به طور خلاصه می توان گفت که برای تنظیم اندازه مناسب عکس جهت نمایش از طریق نمایشگرها اعم از صفحه مانیتور، پروژکتورها و... بهتر است در وهله اول، به اندازه ابعاد عکس با واحد پیکسل توجه داشت.